渐开线斜齿轮的滚齿夹具设计及加工工艺工装含5张CAD图.zip
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机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件1铸造锻造2时效处理时效处理3车车左端端面 CA6140专用夹具,YG6车刀,游标卡尺4车车右端端面47孔CA6140专用夹具,YG6车刀,游标卡尺5车精车外圆CA6140专用夹具,切槽刀,游标卡尺6车精车47内孔CA6140专用夹具,YG6车刀,游标卡尺7钻钻6-37孔Z525专用夹具 麻花钻,游标卡尺8滚滚齿轮Y3150专用夹具,滚刀 公法线千分尺9检验检验10入库入库1112设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会 签(日期)标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期任务书学院 XXXX 专业 XXXX 班级 XX 学生姓名 XX 指导教师/职称 XXX 1毕业设计(论文)题目:渐开线斜齿轮加工工艺及工装设计2毕业设计(论文)起止时间: 2018年 10月 30 日 2019年 06月 05 日3毕业设计(论文)所需资料及原始数据(指导教师选定部分)1 直齿轮齿轮零件图样1张,年生产纲领4000件2 机械制造工艺学王先逵主编(机械工业出版社)3机械制造工艺与机床夹具刘守勇主编(机械工业出版社)4机床夹具设计王秀伦、边文义、张运祥编著(中国铁道出版社)5机床夹具设计 王启平著( 哈尔滨工业大学出版社)6金属机械加工工业人员手册金属机械加工工业人员手册修订组(上海科学技术出版社) 7专用夹具的设计方法(上)林晓磊、宋若峰山东机械2004年第03期8专用夹具的设计方法(下)林晓磊、宋若峰山东机械2004年第03期4毕业设计(论文)应完成的主要任务(1)开题报告1份(2)设计说明书1份(3)设计图样装配图1张(4)主要零件图样3-5张5任务书下达日期 20XX年 10 月 30 日 指导教师(签字) 渐开线斜齿轮加工工艺及工装设计开题报告1 题目来源及类型生产实际2 研究目的和意义在实际生产中,由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同,针对某一零件,往往不是单独在一种机床上,用某一种加工方法就能完成的,而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此,不仅要根据零件的具体要求,结合现场的具体条件,对零件的各组成表面选择合适的加工方法,还要合理地安排加工顺序,逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件,可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件,但从生产效率和经济效益来看,可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此,必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等,拟订较为合理的工艺过程。在机械制造的机械加工、焊接、热处理、检查、装配等工艺过程中,为了安装加工工件,使之占有正确的位置,以保证零件和产品的质量,并提高生产效率,所采用的工艺装备称为夹具。对夹具创新设计的研究,对国内机械制造有着重要意义:(1)保证加工精度采用夹具安装,可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置,工件的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,其加工精度高而且稳定。(2)提高生产率、降低成本用夹具装夹工件,无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧,显著地减少了辅助工时;用夹具装夹工件提高了工件的刚性,因此可加大切削用量;可以使用多件、多工位夹 具装夹工件,并采用高效夹紧机构,这些因素均有利于提高劳动生产率。另外,采用夹具后,产品质量稳定,废品率下降,可以安排技术等级较低的工人,明显地降低了生产成本。(3)扩大机床的工艺范围使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围,实现一机多能。例如,在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后,就可以对箱体孔系进行镗削加工;通过专用夹具还可将车床改为拉床使用,以充分发挥通用机床的作用。(4)减轻工人的劳动强度用夹具装夹工件方便、快速,当采用气动、液压等夹紧装置时,可减轻工人的劳动强度。本设计的主要内容是对后桥齿轮的加工工艺路线进行的研究、设计,其中包括了各道工序的加工方法,机床、刀具、夹具、辅具的选择,基准面的选取,定位和夹紧方案的拟定;以及对插齿工序中所使用的专用夹具和刀具进行了研究设计。此次设计的主要内容在于如何使加工工序简单化、降低加工难度,从而达到提高产品加工效率,加快产品上市的目的。3 阅读的重要参考文献及资料名称1 直齿轮齿轮零件图样1张,年生产纲领4000件2机械制造工艺学王先逵主编(机械工业出版社)3机械制造工艺与机床夹具 刘守勇主编(机械工业出版社)4机床夹具设计王秀伦、边文义、张运祥编著(中国铁道出版社)5机床夹具设计 王启平著( 哈尔滨工业大学出版社)6金属机械加工工业人员手册金属机械加工工业人员手册修订组(上海科学技术出版社)7专用夹具的设计方法(上)林晓磊、宋若峰山东机械2004年第03期8专用夹具的设计方法(下)林晓磊、宋若峰山东机械2004年第03期9使用机械制造工艺手册 王凡 化学工业出版社10机械制造工艺学课程设计指导书 王栋 机械工业出版社11现代机械制造工艺陈锡渠 清华大学出版社12.机械制造工艺与装备 叶文华 哈尔滨工业大学出版社13机械制造工艺学基础 孙居彦 北京人民大学出版社14齿轮、蜗轮蜗杆、花键加工 王先逵(机械加工工艺手册:单行本)3版.北京机械工业出版社15机械制造工艺学 陈红霞 北京大学出版社4 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向4.1齿轮加工技术的国内外现状及发展趋势4.1.1 国内齿轮加工技术的现状在我国的渗碳齿面制造工业中,渗碳磨齿工艺仍居主导地位,但随着多年来对渗氮技术的大量研究,使氮化技术得到了很大的发展,目前氮化齿轮已应用于汽车、机床、仪表等工业。渗氮或渗碳都能使齿轮表面得到强化,使齿轮具有高的表面硬度和耐磨性、高的疲劳强度、高的抗咬合性能和抗蚀性。渗氮工艺零件变形小,无需后续机械加工。但由于渗氮工艺周期长,对材料要求严,硬化层深度浅,渗氮后无齿形修正工序,因此齿轮精度和寿命不及渗碳齿轮,其应用范围受到一定限制。随着汽车制造业的发展,齿轮行业通过大量引进高端设备使加工能力有了很大的进步与国际先进水平已相当接近。国产齿轮加工机床已基本形成了较完整的系列,已开发出技术含量具有国际水准的螺旋锥齿轮六轴数控磨床,但齿轮机床总体制造水平在精度、寿命、稳定性、数控技术应用等方面与欧美相比存在较大差距目前国内齿轮加工行业的精加工特别是数控齿轮机床仍然以进口设备为主。4.1.2 国外齿轮加工技术的现状纵观近代国外齿轮加工工艺,国外仍以硬齿面制造技术为主导地位。国外发达国家的工业齿轮。表面硬化和整体淬火调制硬度在HB350上下的所谓中硬齿面几乎已经完全取代硬度低于HB300的软齿面。在硬度齿面制造技术过程中,瑞士和德国多数采用渗碳淬硬磨齿工艺。美国和德国某些公司,在大量应用渗碳磨齿技术的同时,根据自身情况和产品要求还有不少采用滚剃氮化对研或中硬滚的工艺来加工硬齿面齿轮,欧洲一些厂家也开发了高精度硬齿面刮削技术,这就形成了一种以渗碳磨齿为主,多种工艺并存的技术多样化局面。英国自20世纪60年代就开始研究齿轮氮化工艺并在海军驱逐舰上使用,随后扩大到工业齿轮,美国随着FLOE双层渗氮工艺的开发,渗氮齿轮的应用随之扩大,德国以CLOCKNER离子公司为代表,将离子渗氮应用于各类齿轮,日本、瑞士、瑞典和前苏联都采用渗氮来处理齿轮。4.1.3 齿轮加工技术的发展趋势为适应齿轮加工行业对制造精度、生产效率、清洁生产、提高质量的要求,制齿机床及制齿技术出现了以下发展趋势:1数控化由于通过将机床的各运动轴进行CNC控制及部分轴间进行联动后,具有以下优点:(1)增加了机床的功能,如滚削小锥度及鼓形齿轮等变得极为简单。(2)缩短了传动链,同时采用半闭环或全闭环控制后,通过数控补偿可以提高各轴的定位精度和重复定位精度,从而提高了机床的加工精度及Cp值,增加了机床的可靠性。(3)换品种时由于省去了计算及换分齿挂轮及差动挂轮、进给及主轴换挡的时间,插齿机还省去了换斜导轨的时间,从而减少了辅助加工时间,增加了机床的柔性。(4)由于机械结构变得简单了,可以设计得更有利于提高机床的刚性及把热变形降到最底。(5)各轴间没有机械联系,结构设计变得典型化,更利于实施模块化设计及制造。2高速高效齿轮加工机床如滚齿机、插齿机及磨齿机的高速化主要是指机床拥有高的刀具主轴转速和高的工作台转速,它们是提高切削效率的主要指标。传统机械滚齿机的滚刀主轴速度通常最高为500r/min,工作台转速最高为32r/min.随着齿轮加工刀具性能的提高,齿轮加工机床的高速、高效切削得到了飞速发展和成熟,齿轮滚齿切削速度由100m/min,发展到可达500600m/min,切削进给速度由34mm/r发展到20mm/r,这使滚齿机主轴的最高转速可5500r/min,工作台最高转速可达800r/min,机床部件移动速度也高达10m/min;大功率主轴系统使机床可运用直径和长度均较大的砂轮进行磨削,有利于增加砂轮寿命,也有利于操作者选择最优的磨削参数来完成磨削加工。高效加工是机床从各个方面采用了专用技术来得以保证:具有最佳吸振效果的铸造床身;使机床具有最佳热稳定性的集成冷却介质循环系统;切削区保护隔板大倾角及光滑设计使干式切削产生的切屑迅速有效排出;具有用预载的、无隙滚珠丝杆驱动的进给系统;具有耐磨损直线导轨或采用PLC控制的定量润滑铸铁导轨等。电主轴的应用使刀具主轴得到提高,而工作台转速的提高则是采用了高精度斜齿轮副或力矩电动机。电主轴及力矩电动机具有回转精度高、无反向间隙和不用维修等优点。3高精度由于采用了高精度、具有预加负荷的高刚性直线导轨、滚珠丝杆、滚动轴承、电主轴、力矩电动机及数控技术,使高速加工条件下的齿轮加工机床精度得到保证并有所提高。电主轴精度一般为径向振摆0.002mm,轴向0.001mm;环形转矩伺服电动机定位精度达0.5,重复定位精度达0.01;直线运动轴的定位精度小于0.008mm,重复定位精度小于0.005mm.滚齿及插齿尽管为粗加工,但在高速切削的条件下仍能达到DIN67级精度,为其后的精加工工序获得高精度提供了保证随着磨齿机生产效率的提高、单件齿轮磨齿成本的降低以及汽车齿轮不断追求提高精度的要求,市场对磨齿机的需求越来越大;同时,随着数控技术的发展,各种机床间的功能延伸较容易实现。因此,在激烈的市场竞争压力下,世界各主要制齿机床制造商企业纷纷加入生产以磨齿机为代表的齿轮精加工机床行列。这种趋势的发展将使今后的汽车齿轮加工越来越多地采用滚-磨工艺。4功能复合功能复合型机床是指在一台机床上或工件一次装夹中,可以完成多道工序加工,从而提高工件的加工效率甚至精度。目前齿轮加工机床主要有以下功能复合组合形式:(1)自动上料、车削、滚齿、倒棱、去毛刺、自动下料。(2)自动上料、车削、滚齿、倒角、自动下料。(3)自动上料、车削、滚齿、 磨削、自动下料。(4)自动上料、磨内孔、车端面、磨齿轮、自动下料。(5)磨齿面、磨外圆、磨端面。(6)自动上料、倒棱去毛刺、剃齿、自动下料。(7)自动上料、滚齿、倒角、去毛刺、自动下料。(8)自动上料、铣弧齿锥齿轮、倒角、自动下料。(9)自动上料、倒棱去毛刺、剃齿、甩干、自动下料。5绿色环保切削过程中应用切削液可提高刀具寿命,改善加工表面质量和利于排出切削热而不致引起机床的热变形。但是,在高速切削过程中切削液的飞溅和形成的油雾对生态环境,特别是操作者的健康特别有害。为此,通常是将加工区用护罩封闭起来,安装上油雾分离器,使排出的只是不含油的雾,而切削油则重新流回机床内循环利用。但这并不能从根本上解决环保问题,因为变质切削液的更换排放会严重污染环境。湿式齿轮加工中消耗的切削液及切削液附加装置的费用占加工成本的20%左右,采用高速干式切削能提高23倍以上的加工效率,刀具的使用寿命是湿式切削的25倍,因此,干式切削降低了单件齿轮的加工成本。高速干式切削既可减少切削液的消耗和冷却处理装备,又可避免对环境造成污染,还能提高生产效率,降低单件齿轮的制造成本。因此,高速干式切削成为齿加工机床制造商多年来追求的目标和发展方向。随着齿轮加工机床的高速化,机床刚性的提高,良好的抗振性及排屑技术的完善,以及干式高速切削刀具的进一步发展,高速干切已在切齿机床上全面实现。6智能化数字化控制技术、传感器技术、信息技术和网络控制技术结合在一起,使数控齿轮加工机床的智能化水平更高。齿轮加工机床要实现误差补偿、温度补偿、自动平衡、防撞功能、过载保护、有无工件自动识别、装夹工件是否正确、工件是否已加工过、对齿啮合、加工余量分配、刀 具磨损、在线精密检测、自动修整砂轮、零编程界面、多功能加工软件、切削工艺专家系统、机器人在机床间搬运工件时的自动识别、远程控制、远程诊断等功能。智能化是齿轮机床提高可靠性、安全性、稳定性、复杂零件加工、精密加工和实现无人化生产的基础,还必将不断完善和提高。4.2 夹具设计国内外现状及发展趋势4.2.1 国内夹具设计现状夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步,夹具已从一种辅助工具发展成为门类最齐全的工艺装备。在批量生产中,企业都习惯于采用传统的专用夹具,一半在具有中等生产能力的工厂里,约有数千甚至近万套专用夹具;在多种生产的企业中,每隔34年就要更新50%80%的专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10%20%,这些夹具往往留下来又很难得到重复使用,抛弃他们又实在可惜,因此造成很大的浪费。这些都是一致困扰企业的现实问题。近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:能迅速而方便地装备新产品的投入,以缩短生产准备周期,降低生产成本;能装夹一组既有相似性特征的工件;能适应于精密加工的高精度机床夹具;能适应于各种现代化制造技术的新型机床夹具;采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;提高机床夹具的标准化程度。显然,这些都是摆在工艺技术人员面前的新课题、新任务。4.2.2 国外夹具设计的现状夹具的设计包括三个步骤:设备规划、夹具规划和夹具结构设计。目前Joneja以及Ferreira等人在进行CAPP方面的研究中对设备规划有详细论述。计算机辅助夹具设计(CAFD)就夹具方面也作了一些工作:ChouYC,ChandruV等人提出的自动夹具定位和夹紧的一种方法;DeMeterEC提出的利用机械杠杆原理进行定位和夹紧位置选择的一种算法;MarkusA等人提出的针对棱柱形工件进行组合夹具设计的基于规则的系统。目前,关于工件夹具的自动化配置方面的工作,自动夹具结构设计(AFCD)中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一个二维组合夹具元件的配置算法,几乎所有的AFCD研究者都承认,在一个成功的AFCD系统中,工件的几何形状是一个关键因素。NnajiB,AlladinS等人也对具有复杂几何形状的工件进行尝试研究。然而其结果也仅仅适用于特定的几何体,比如多边形棱柱。Brost和Goldberg提出了一个“完整”的算法用来分析多边形工件的组合夹具设计。并开发出一个组合夹具设计系统,针对一个任意存在的工件,能自动产生所有可行的夹具设计。并且采用力球分析的方法对产生的方案进行优化。以后的许多研究者大多借鉴了Brost和Goldberg的算法。组合夹具在动力学方面的研究也取得了一定的进步,YuandGoldberg的夹具加载规划方案是把夹具的加载问题看作基于传感器的集成问题并给了一个规划算法。Cai等提出了一种指导夹具设计的方法,此方法是缩小由于工件表面与夹具安装误差所带来的定位误差。Hockenberger与DeMter提出的模式是在工件加工期间工件的静态分析,这种方法是一种定性分析并且是在抓紧或夹紧物体的最坏的情况下的偏差,这种情况是由于在单位扭球的干涉扭矩。4.2.3 夹具设计的发展趋势为了适应现代机械工业向高、精、尖方向发展的需要和多品种、小批量生产的特点,现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。(1)标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。(2)精密化 随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达0.1, 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘,其定心精度为5m。(3)高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如,在铣床上使用电动虎钳装夹工件,效率可提高5倍左右;在车床上使用高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件,从而使切削速度大幅度提高。目前,除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外,在数控机床上,尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置,充分发挥了数控机床的效率。(4)柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似,它是指机床夹具通过调整、组合等方式,以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有:工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有:组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要,扩大夹具的柔性化程度,改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构,发展可调夹具结构,将是当前夹具发展的主要方向。4.3 研究的主攻方向运用机械制造工艺学课程中的基本原理,正确地解决齿轮在加工过程中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工序尺寸的确定等问题,制定出保证齿轮质量的机械加工工艺规程。针对机械加工工艺规程的某一道工序,选择适合的定位、夹紧、导向等元件,组成合理的定位、夹紧、导向方案,设计出适合齿轮的专用机床夹具,进一步提高机械加工生产率。5 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路5.1 主要研究内容1) 确定生产类型,分析齿轮工艺性;2) 确定毛坯种类及制造方法,绘制毛坯图;3) 拟定齿轮的机械加工工艺过程,包括选择个工序加工设备及工艺装备,确定工序尺寸及公差,计算各工序切削用量,计算时间定额,绘制工序简图;设计工序所使用的专用机床夹具,绘制夹具零件图和装配图。5.2 需重点研究的关键问题及解决思路1、零件分析1) 齿轮的功用分析2) 齿轮的工艺分析2、齿轮加工工艺规程制定1) 确定生产类型2) 确定毛坯制造形式3) 选择定位基准4) 选择加工方法5) 制订工艺路线6) 确定加工余量及毛坯尺寸7) 工序设计8) 确定加工用量及基本时间3、夹具设计1) 明确加工要求2) 确定定位方案,选择定位元件3) 确定夹紧方案,设计夹紧机构4) 夹具体的设计5) 绘制夹具装配图,标注有关尺寸及技术要求6完成毕业设计所需具备的工作条件及解决办法6.1 所需具备的工作条件1) 完成毕业论文所需的工作条件:与机械工艺设计和夹具设计相关的工具书; 与渐开线斜齿轮相关的的参考文献;2) 计算机制图软件等。6.2 解决方法解决的方法:1) 在图书馆查阅与机械工艺设计和夹具设计相关的工具书;2) 上网收集与汽车后桥齿轮制造工艺相关的参考文献;3) 老师提供的相关数据;4) 查阅机械制造工艺手册;5) 使用AutoCAD等制图软件绘制装配图及零件图。7 工作的主要阶段、进度和时间安排工作的主要阶段和时间安排:NO.时间主要阶段12018年11月3日5日领取任务书,查阅相关资料22018年11月6日13日查阅与毕业设计相关的外文资料32018年11月9日25日撰写开题报告和外文翻译42018年11月25日31日分析汽车后桥齿轮的工艺性52018年12月1日25日齿轮加工工艺规程制定62019年1月1日15日专用夹具的设计和相关零件草图72019年2月20日3月3日绘制总装配图和主要零件的零件图82019年3月4日4月15日修订设计说明书92019年4月16日4月30日修改并完善设计图102019年5月7日5月20日撰写并打印设计说明书,准备答辩8指导老师审查意见第12页(共11页)渐开线斜齿轮加工工艺及工装设计 学生姓名 XXXXXX指导教师 XXXXXX 内容简介 课题概述 齿轮加工工艺分析 专用夹具设计 结果总结 致谢 一 课题概述 1 本课题来源于生产实际 设计的主要内容是对斜齿轮的加工工艺路线进行研究和设计 其中包括了各道工序的加工方法 机床 刀具 夹具的选择 基准面的选取 定位和夹紧方案的拟定 以及对其中的一道工序进行专用夹具的设计 2 夹具设计的研究对国内机械制造有着重要意义 保证加工精度提高生产率 降低成本扩大机床的工艺范围减轻工人的劳动强度 二 齿轮加工工艺分析 1 毛坯的选择由生产计划可知 该零件为大批生产 零件材料为20CrMnTi 采用模锻成型 2 确定定位基准定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作 它是工艺路线是否正确合理的前提 正确与合理地选择定位基准 可以确保加工质量 缩短工艺路线 简化工艺装备结构与种类 提高生产率 1 粗基准的选择对于渐开线斜齿轮这样的回转体零件来说非常重要 对于回转体零件 我们通常使用外圆作为粗基准 2 选择精基准主要考虑的是基准重合原则和工艺基准要与设计基准一致 因此 使用内孔作为定位基准 二 齿轮加工工艺分析 3 工艺路线的选择齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿环的加工 再进行齿面加工 齿坯加工包括表面及端面的加工 按照先粗后精的原则 1 加工阶段的划分粗加工阶段 粗车外圆 端面 内孔 精加工阶段 以加工的内孔为主要精基准面 精车外圆 端面 精加工内孔 齿面 2 加工顺序的安排根据机械加工安排时 先安排外圆 端面 内孔的加工 由于内孔是主要精基准 所以接着安排内孔的精加工 二 齿轮加工工艺分析 4 工艺路线的选择 二 齿轮加工工艺分析 3 加工余量的确定本设计采用查表修正确定各加工表面的机械加工余量和进给量 三 专用夹具设计 1 夹具的设计滚齿夹具是针对齿端加工设计的 以内孔和端面作为定位基准 定位方法是通过工件内孔确定定位位置 然后用端面作为轴向定位基准 使设计基准 安装 定位基准和测量基准重合 并且定位精度高 这适合于大规模生产 然而 这对于夹具的精度要求很高 2 定位基准的选择我采用 47内孔作为定位基准 因为我们滚齿的时间 工作台和滚刀是同时旋转的 可以从任何地方入刀 因此我们只要工件放好定好位置 然后压紧既可以 因此我们采用 47内孔和端面定位 采用开口压板压紧即可满足要求 使用 47内孔定位我们采用的是心轴和工件过渡配合来定位 三 专用夹具设计 3 自由度的分析定位工件时 一般是限制工件的6个自由度 但根据实际工件结构的需要 端面限制3个自由度 分别是 47内孔限制2个自由度 分别是 共限制了5个自由度 属于不完全定位 三 专用夹具设计 4 定位误差分析基准位移误差本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位 心轴为垂直放置 由于定位副间存在径向间隙 因此必将引起径向基准位移误差 故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向 三 专用夹具设计 5 夹紧误差分析因为本道工序的夹具靠内孔定位 我们只要保证定位内孔的轴的尺寸精度 我们的加工精度就可以保证 因为我们靠内孔定位 开口压板直接压紧 压紧力是垂直的 不存在压紧误差 因此压紧误差不予考虑 四 结果总结 滚齿夹具如下图所示 该夹具的夹紧与松开是通过使用使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧实现的 采用 47内孔和端面定位以及通过心轴和工件过渡配合来定位工件 采用开口压板压紧 将工件放好定好位置 然后旋紧螺母压紧 即可将工件夹紧 加工完成之后 松开顶头的六角螺母即可卸下工件 致谢 本文从选题 方案论证到课题的研究都是在眭教授的悉心指导下完成的 导师严谨的治学态度 渊博的知识 丰富的创造力 高瞻远瞩的学术思想 以及敏锐的洞察力 始终令学生敬佩 并将影响我的一生 值此成文之际 向导师表达我深深的敬意和衷心的感谢 同时感谢所有关心和帮助过我的人 最后 向所有为我的论文提出宝贵意见的老师们表示衷心的感谢和崇高的敬意 渐开线斜齿轮加工工艺及工装设计【摘要】本设计主要内容是对渐开线斜齿轮的加工工艺路线进行设计和研究,其中包括了各道工序的加工方法以及选择合适的刀具、机床、夹具,选取基准面,定位和夹紧方案,对其中的一道工序设计专用夹具。端面、齿面和内孔为斜齿轮的主要加工表面,按照先面后孔的原则进行设计。夹具方面选取专用夹具,夹紧刚性高,合适大批量生产的情况。此次设计主要内容在于如何简化加工工序,降低加工难度,从而完成提高产品加工效率的目的。 【关键词】工艺,工序,夹具,定位,夹紧IInvolute helical gear process and fixture design【Abstract】The main content of this design is to design and study the processing route of the involute helical gear, including the processing methods of each process and selecting the appropriate tool, machine tool, fixture, selecting the reference plane, positioning and clamping scheme, One of the process design special fixtures. The end face, the tooth face and the inner hole are the main machining surfaces of the helical gear, and are designed according to the principle of the front face and the rear hole. Special fixtures are selected for the fixtures, and the clamping rigidity is high, which is suitable for mass production. The main content of this design is how to simplify the processing process and reduce the processing difficulty, thus achieving the purpose of improving the processing efficiency of the product.【Keywords】:technology, process, fixture, positioning, clamping渐开线斜齿轮加工工艺及工装设计目录前言11 零件的分析21.2 渐开线斜齿轮的工艺要求21.3 齿轮的工艺分析32 工艺规程设计42.1 选择毛坯42.2 确定定位基准42.3 工艺路线的拟定52.4 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定92.5 确定切削用量及工时93 夹具设计153.1专用夹具简介153.2 问题的提出163.3 夹具的设计163.4 确定定位元件173.5 夹紧装置设计183.6定位误差分析223.7夹紧误差分析233.8夹具设计及操作说明234 总结24参 考 文 献25致谢26III前言齿轮工业机械,基础件,广泛应用于机床,汽车,摩托车,农业机械,建筑机械,工程机械,航空,武器,工具和精密加工,效率和灵活性越来越多需求量大。齿轮加工技术的发展分为四个阶段,即:公元前400年 - 手工制作阶段200年,18世纪后的机械复制阶段,19世纪后机械加工阶段和1980年以来数控技术加工阶段。在中国大部分地区仍然是普通机床占大多数,精度难以提高。据统计,截至1995年底,我国53的机器已使用超过16年,已使用6 - 15年的机床占31,不到16的机器使用寿命较少超过15年。齿轮尤其是生产齿轮的汽车也越来越大,在中国由于齿轮的质量不能达到图纸要求,导致变速箱噪音,寿命短,这严重阻碍了机器的质量,这样的表现一直在汽车行业特别严重。为了满足加工设备加工的质量和效率要求,自1995年以来,大量的加工设备数控机床已依赖进口。近年来,在开发过程中出现了一些技术齿轮加工新技术:通过磨料精加工工艺,磨削- 珩磨联合工艺。相信在不久的将来,设备加工技术将在数控,智能,高速,集成和环保方面发展。331 零件的分析1.1 渐开线斜齿轮的结构 对于零件的结构分析于渐开线斜齿轮加工工艺及夹具设计的设计十分重要。设计主要考虑的方面有施加加工是否可能、机械加工工艺是否合理、设计是否符合要求等等,尤其需要考虑加工方便,而且要保证加工质量,同时要使劳动强度最小化。1.2 渐开线斜齿轮的工艺要求在设计的时候,考虑各种性因素可以知道设计出渐开线斜齿轮零件工程图纸,具体见图1可以看出。图一 渐开线斜齿轮零件图本次设计的渐开线斜齿轮零件,它们的作用是调节啮合。根据设计的渐开线斜齿轮零件的机械结构之中,能够知道加工表面对于渐开线斜齿轮的需求,以及孔系的对渐开线斜齿轮要求的重要性。平面加工的精度必须与加工表面相匹配,并且应严格按照设计尺寸生产孔系统的精度。因此,在加工渐开线斜齿轮时,应严格对待孔与平面之间的关系。主要关注以下方面:(1)各表面加工方案的确定 在设计本渐开线斜齿轮时,对于设计要求的重要性来说,结构是非常重要的,因此在设计时,应该考虑加工工艺的问题。因此,思考设计和工艺是一个关键问题。此外,除了考虑渐开线斜齿轮的精度和效率之外,还必须考虑经济的成本因素。(2)各表面和孔的要求在生产过程中,由于市场上的产品的影响,为了节省成本,它们可以用小批量或单独加工的通用设备进行加工。大批量生产需要高效率的专用夹具。由于渐开线斜齿轮的不同应用要求,加工材料的选择也很重要。其他因素,如工件形状,物理性质等。渐开线斜齿轮有2组加工面他们有位置度要求。这2组加工面的分别为一个是左端端面为基准的加工面,这组加工面包括车右端端面47孔,一个是以47孔为基准的加工面,这个主要是渐开线斜齿轮的加工。1.3 齿轮的工艺分析从零件图中可以看出,该零件的结构复杂,加工表面较多,且齿轮的加工精度很高,材料为20CrMnTi。主要加工表面的尺寸:齿面及两端的倒角。内孔47,六个孔M63714H。端面。加工表面的主要技术参数:内孔的粗糙度为Ra1.6,齿面的粗糙度是Ra3.2,背面的粗糙度是Ra3.2,端面的粗糙度是Ra3.2,其余表面粗糙度为Ra12.5。内孔的圆度是0.022。通过以上分析得知,对于这两组加工表面,可以先选一组表面加工,然后以之前加工过的表面作为基准,加工其他表面,并确保他们之间的相互位置。2 工艺规程设计2.1 选择毛坯渐开线斜齿轮零件的可锻性好,材料为20CrMnTi,据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况,选用锻造成型技术,且大批量生产。2.2 确定定位基准在设计过程中选择基面也是最重要的。在选择基面时,要求尽可能正确,严谨和合理。只有这样才能保证加工质量,并大大提高生产率。如果不这样做,则处理过程中可能会出现意外问题。如果情况严重,将导致大量零件被报废,给工厂造成巨大损失,严重影响生产进度。2.2.1 粗基准的选择在设计中,我们还需要考虑选择粗基准。由于其重要的功能,具体要求如下:(1)选择粗基准时,主要使用加工表面。这是为了满足加工的精度要求。(2)表面均匀的加工余量。这主要是为了确保可以有效地去除余量,从而保持精细的导轨结构,从而实现耐磨性要求。(3)为了满足对足够的加工余量的需要,粗基准的选择还包括选择加工余量最小的表面。(4)无论选择如何,都应考虑表面光滑和平整等因素,因此该要求包含在粗基准的选择中。(5)因为不规则和粗糙的基准面没有被重复使用,因此应更多考虑粗基准的选择,以确保加工的准确性。粗基准面的选择:对于渐开线斜齿轮这样的回转体零件,选择粗基准非常重要。对于回转体零件,我们通常使用外圆作为粗基准。2.2.2 精基准的选择在粗基准的基础上要求,还有精基准选择,主要要求更严格,要完全符合标准设计,要求是:(1)基准重合性原则。在选择设计时,完全符合参考选择标准,是为了确保选择不会导致设计基准和定位基准不匹配,不会导致基准偏差或误差。(2)基准统一原则,标准化设定统一的基准定位,范围标准主要是将市场上具有通用性的产品统一,使产品可以互换。因此,标准选择用于选择定位基准。(3)自我原则。有时在某些特殊工艺设计中需要它作为加工表面参考。可以避免不同工件中的错误,这有助于提高准确性。(4)相互基准原则。由于选择精基准面直接决定设计成败,因此加工表面的两个方面,基准面能够互为基准的面重复加工操作,均匀性可以达到产品的表面需求。选择精基准面时我们主要考虑的是安装的准确性和加工精度。选择精基准:主要考虑的是基准重合原则和工艺基准要与设计基准一致。因此,使用内孔作为定位基准。2.3 工艺路线的拟定由于市场需求的影响,部分应在生产前加工和发布。确定支架加工的标准十分重要,主要是因为支架在加工,设计和分析生产中非常重要并且是不可或缺的部分。 它反映在孔位置和完成加工的顶部平面中。2.3.1工序的合理组合通常,在比较处理方法之后,生产过程中的工序编号可以通过生产类型,技术要求和特定生产条件(例如机床)来识别。 那么如何确定步骤数,基本上应遵循以下原则: (1)工序分散原则单个过程可以知道其操作的内容非常简单,因此可以达成切削用量的合理性和高效率,并且使用与其通用相关的设备也很方便。 工艺分配原则对机床设备和装置的要求相对简单,生产负荷也相对较小,这使得更换产品更加容易。因此,正因为如此,工人各方面的技术要求都不会很高。然而,对设备的需求巨大,劳力需求量大,生产面积占用大。此外,该生产线还将意味着工厂的复杂和难以管理生产。 (2)工序集中原则生产商采用工序集中化的原则,可以有效的缩短生产线的长度,同时可以减少占用生产面积,大大减少工件的固定次数,而且工作量也相应减少。它减轻了管理生产的难度,更有利于管理,相关设备的使用也将减少,生产效率也得到提高。但是,该原理的多余设备的需求准确性和技术要求相对较高,这也增加了生产成本,并且制作过程中的工作量也很大。为了考虑生产要求,需要混合搭配,特别是在工序集中和工序分散这两个原则的选择上。2.3.2工序的集中与分散在制定工艺路线时,首先要注意的是流程的数量。应根据实际情况确定应用工序集中原则或工序分散原则。工序集中是指使用少量工序数量完成的零件的加工的原则,并且工序分散原则与之相关联。由于这两个过程的选择有其自身的特点,实际的选择应该与生产类型,生产过程,结构和精度相结合,以确定应该使用哪个原则。伴随着互联网技术的发展,电脑控制技术在机床和加工中心中也非常重要,并且可以在使用该技术下载工序集中上有效地解决,并且在单个过程中生产变为准确可控。生产和加工过程中产生的介质不允许被低估。2.3.3加工阶段的划分在确定零件加工过程的选择之后,由于加工质量的问题,加工过程包括以下步骤:(1)粗加工阶段进行粗加工,主要是为了减少多余金属的加工,这可以用来对这些不需要且不必要的东西进行筛除,从而保护设备并保证完美的精加工水准,这同时也减少了加工处理的时间。及时发现缺陷和问题并对其进行改进。由于粗加工的对象都是毛坯料,因此存在一定程度的加工困难,这导致相对大的加工使用的折别功率的损失,并且用于加工的设备也需要刚度和精度,越多越好。尽量使用最好的设备,以便使得加工出来的毛坯料质量更好。粗糙度Ra的选择在80和100m之间,粗加工公差的选择在IT11和IT12之间。(2)半精加工阶段粗加工后,还需要将处理过的材料进行半精加工。该阶段主要是完成一些表面要求平整度的精加工操作,从而保证合理的加工余量。因此,为了确保精加工的需要,在IT9至IT10类别中选择半精加工的公差等级中进行选择。Ra粗糙度的选择选择在10到1.25微米之间。(3)精加工阶段完成上述加工阶段后,最后的精加工主要是有效地打磨和加工细节并切割剩余的加工余量,以保证零件的形状,尺寸,位置和表面粗糙度的精度。因此,在IT6至IT7的范围内选择精加工的加工精度,精加工表面Ra粗糙度应在10至1.25微米的范围内选取。2.3.4加工方案的比较在在设计和制造中,由于尺寸公差和零件形状以及表面粗糙度要求的要求,在大规模生产中使用特殊机床进行加工和生产可以极大提高生产率。 同时,它将有效降低生产成本,促进经济效益的快速发展,并比较两种工艺设计方案,并寻求最佳的加工解决方案。方案一工序号工 名序 称工 序 内 容1锻造锻造2时效处理时效处理3车车左端端面 4车粗车右端端面47孔5车精车外圆6车精车47内孔7插插宽14mm键槽8钻钻6-37孔9滚滚齿轮10检验检验11入库入库方案二工序号工 名序 称工 序 内 容1锻造锻造2时效处理时效处理3车车左端端面 4车车右端端面47孔5插插宽14mm键槽6钻钻6-37孔7滚滚齿轮8检验检验9入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一有粗车外圆和精车外圆,粗车47内孔和精车47内孔,可进一步保证加工精度的要求,而方案二只有粗车加工,不能进一步保证位置度要求和加工精度的要求.具体的工艺路线如下方案一工序号工 名序 称工 序 内 容1锻造锻造2时效处理时效处理3车车左端端面 4车粗车右端端面47孔5车精车外圆6车精车47内孔7插插宽14mm键槽8钻钻6-37孔9滚滚齿轮10检验检验11入库入库2.4 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定生产类型为大批量生产,采用锻造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按图给定的尺寸为自由度公差,可由锻造可直接获得。2、 渐开线斜齿轮的端面由于渐开线斜齿轮端面要与其他接触面接触,查相关资料知余量留2mm比较合适。3、渐开线斜齿轮的孔毛坯为空心,铸造出孔。IT7IT8之间为孔的精度要求,按照文献参数,明确工艺尺寸余量为2mm2.5 确定切削用量及工时2.5.1车左端端面1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量根据机械加工工艺手册取=0.8mm/r3) 计算切削速度 (1)其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min (2) 4) 确定机床主轴转速ns= 457r/min (3)与457r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度= (4) 5) 切削工时, t=i ;其中l=62mm; =4mm; =0mm; (5) t=i=0.165(min) (6)2.5.2粗车右端端面47孔1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量根据机械加工工艺手册取=0.8mm/r3) 计算切削速度 (7)其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min (8) 4) 确定机床主轴转速ns= 753r/min (9)与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度= (10) 5) 切削工时, t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; (11) t=i=x2=0.966(min) (12)2.5.3精车外圆1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取=0.8mm/r3) 计算切削速度 (13)其中:=104, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=30m/min (14) 4) 确定机床主轴转速ns= 382r/min (15) 与382r/min相近的机床转速为400r/min。现选取=400r/min。所以实际切削速度= (16) 5) 切削工时, t=i ;其中l=19mm; =4mm; =0mm; t=i=0.059(min) (17)2.5.4精车47内孔1) 切削深度 单边余量为Z=0.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取=0.2mm/r3) 计算切削速度 (18)其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min (19) (4) 确定机床主轴转速ns= 885r/min (20) 与885r/min相近的机床转速为900r/min。现选取=900r/min。所以实际切削速度= (21) 5) 切削工时, t=i ;其中l=12mm; =4mm; =0mm; t=i=0.02(min) (22)2.5.5钻6-37孔机床:Z525立式钻床 刀具:根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻371)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 258r/min (23)与258r/min相近的机床转速为300r/min。现选取=300r/min。所以实际切削速度= (24)5) 切削工时,按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=10mm; =4mm; =3mm; (25) t=6x() =6x()=2.61(min)2.5.6滚齿Y58滚齿机1) 已知毛坯长度方向的加工余量为27mm,模数m为4mm2) 进给量 查找实用机械加工工艺手册中表2.4-3,工件直径为 按滚齿机说明书(见切削手册)取 =0.83mm/r3) 计算切削速度,按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min) (26)其中:=342, =0.15, =0.35, m=4. T=60min 。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 (27) 4)确定机的主轴转速 ns= 114r/min (28)按机床说明书(见工艺手册表4.2-8),现选取=120r/min。5) 切削工时,按工艺手册表6.2-1 L=40mm, =2mm,=0,=0 tm=(min) (293 夹具设计根据生产要求进行处理。最后,上述过程的额定工作时间和切削参数与其他处理数据相结合,以完成加工工艺卡片。在设计时考虑到多方面因素经,决定设计第9道工序渐开线斜齿轮夹具设计。3.1专用夹具简介专用设备旨在满足特定的工件加工要求。其功能主要包括以下几个方面:1.它可以提供专用夹具表面的精确位置,例如常用有效距离的精度,专用夹具的同轴度和专用夹具的平行度。2.使用专用夹具可缩短所需的工作时间,从而大大提高工作效率。可以减少其中某一步过程所需的时间,例如,加工工件时在装卸零件方面和加工辅助装置所用的时间。进一步使用专用夹具,并可以在工作站上转换安装,它将大大简化工作量和所需的工作量,提高利用率和使用时间。在安装之前不必在绘制直线和对齐上花费额外的时间,从而节省了工序的绘制线。此外,在需要加工和生产多个工件夹具的同时,一些工件的运动时间与工件的操作时间相同。连续旋转的可以实现多工位的连续加工夹具,用于在加工某些工件期间装载和卸载其他工件,从而操作时间与辅助时间相匹配。总之,专用夹具在功能和结构上的不断完善,使得生产和加工时间得到有效削减,可以满足当前倡导的可持续生产的需要。 3.使用专用夹具可以扩大机床使用技术的有效范围。例如,将专用夹具装入普通车床上的镗床后,镗孔机的工作性能能够得到完全发挥,通用专用夹具可以完全利用和发挥通用机床的功能。 4.使用专用夹具可降低劳动强度,以确保安全生产。专用夹具适用于气动,液压或其他方式下的特殊制造过程,可以实现机械化,高度自动化生产,保护工人的健康,大大降低工作强度,确保生产过程中的安全性和产品质量的稳定性,实现产品的高产量。在加工大型工件时,例如,机械加工车床床身的两侧时,需要对螺旋孔进行多次翻转,存在劳动强度大和相对较大的安全隐患,但是,当使用专用夹具和电动旋转钻床后,问题得以解决而且提高了生产效率,工作强度大大降低,确保了质量和稳定的安全生产。虽然专用夹具起到了非常显着的作用,但也存在一些缺点,即特定产品的夹具特殊性与特定产品种类之间的矛盾。由于一个工作过程中只能对应使用一种特殊夹具,夹具的数量随产品种类的增多而增多,产品不再生产时原始设备无法重复使用,导致浪费,并且使管理和存储困难。同时,特殊夹具生产设计周期很长,这与生产的快速发展相矛盾。但是,在现在的大规模的机械生产中,仍然使用专用夹具配合通用机床来加工产品。3.2 问题的提出渐开线斜齿轮及夹具设计在加工中占有重要地位。传统机床所用的渐开线斜齿轮和夹具具有劳动强度大,操作和维护不容易,给生产带来很大的困难,特别是在提高工作强度的同时还费时费力,如果渐开线斜齿轮及夹具设计的不够紧凑,产品的生产质量将会受到严重破坏,这将使生产成本增加了很多并且也对公司或工厂的效率和声誉产生影响,生产效率将大大降低,所以设计一款全新的渐开线斜齿轮加工工艺及工装设计是很有必要的。渐开线斜齿轮及夹具设计与制造将在市场上具有很高的经济效益,具有很好的可行性和经济性。该装置主要采用滚齿,对孔加工的同轴度和精度有一定的要求。 为了减少误差,在此过程中,必须保证滚齿对中心线的准确度,要考虑如何提高生产率,降低工作强度和提高加工质量。 滚齿夹具是针对齿端加工设计的。以内孔和端面作为定位基准,定位方法是通过工件内孔锁定定位位置,然后用端面当成轴向定位基准,这使得设计,安装,定位和测量基准重合,并且定位精度高,这适合于大规模生产。 然而,这对于夹具的精度要求很高。3.3 夹具的设计3.3.1 定位基准和方案的选择我们使用47内孔和端面作为定位的基准,因为工作台,滚齿时间和滚刀同时在旋转,并且渐开线斜齿轮可以从任何位置下刀,在正确定位的情况下,渐开线斜齿轮加工取决于滚刀和工作台的移动。因此,在将工件放置在合适位置然后压紧就行,我们采用47的内孔和端面配合键槽来定位,满足要求应选用用开口压板压紧,使用47内圆定位我们用的是一个心轴和工件过度配合来定位工件。 定位工件时,一般是限制工件的6个自由度,但根据实际工件结构的需要,端面限制3个自由度,分别是,47内孔限制2个自由度,分别是,共限制了5个自由度,属于不完全定位。 图2 夹具定位方案3.4 确定定位元件3.4.1定位元件的选用为了获得工件在夹具上的正确定位,应首先选择正确的定位基准,然后选择相应的定位元件。当工件定位时,夹具的定位元件和工件的定位基准形成定位副,以达成工件的六点工件。选用定位元件时,应根据定位元件的结构特征和工件定位基准面进行选取。根据工艺流程图中规定的定位基准,应选择孔47mm作为精基准,由于零件加工量相对较小,铣削零件时,确保齿顶圆跟内孔同轴是一个重要的技术问题。如果零件的定位精度不符合工艺要求,则不能进行零件的修理。在加工过程中,大部分选择心轴定位。由于工件的内部定位孔垂直于基准端面,为了减小由于间隙引起的工件倾斜和便于夹紧,选择具有台阶定位的心轴。且由于定心精度高,心轴和定位元件内孔选用过盈配合。查公差与配合速查手册表1-8,可以将心轴与定位孔的配合尺寸确定为。3.4.2定位元件的基本要求1、定位元件和限位基面应具有足够的精度,以确保工件定位精度。2、定位元件应易于去除切屑。定位元件的工作表面的形状和结构应便于切屑的清除,以防止切屑插入夹具中,从而影响定位和加工的精度。3、定位元件必须具有良好的可加工性。定位元件设计合理,结构简单,易于制造,安装和更换。4、.支撑元件必须具有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中受到零件重力,切削力和夹紧力的影响。因此,定位元件需要具有刚度和足够的强度以避免在使用期间的损伤和变形。5、限位基面应具有良好的耐磨性。因为定位元件的工作表面时常与元件接触并被摩擦,易于磨损。因此,定位元件的限位表面的耐磨性对于保持使用寿命和定位的精度是很重要的。3.5 夹紧装置设计在加工过程中,工件受到切削力,惯性力,离心力等的影响。为了确保在这些外力的作用下,工件仍然可以保持由定位元件在夹具上确定的加工位置而不会产生抖动和移动,必须在夹具中提供固定的夹紧装置可靠地夹住工件。3.5.1 夹紧装置的组成和设计原则(1)夹紧装置的组成夹紧装置由以下三部分组成。动力源装置 它是产生夹紧力的来源。具体分为手动夹紧和电机夹紧。手动夹紧力的动力源来自劳动力,缺点是费时费力。为了提高生产率和改善工作条件,目前电机夹紧用于大规模生产。电机夹紧的动力源来自液压,气动,气液混合,真空,电磁和其他动力夹紧设备。传力机构 它是在电源和夹紧元件之间传递动力的机构。作用是改变力的方向和大小,具有自锁的功能,因此在夹紧力消失后,整个夹紧系统依然可以可靠地固定。手动夹紧时,这一点尤为重要。夹紧元件 它是最终直接与工件接触并完成夹紧的执行元件。(2)夹紧装置的设计原则在夹紧工件的过程中,工件的表面粗糙度、加工精度以及生产效率会被夹紧作用的效果所直接影响,所以,设计夹紧装置应按照以下原则。工件不振动原则对于刚性较弱的工件,或不合适用气缸压紧和间断的切削的工件必须增加夹紧元件和支承元件的刚度,夹紧部位应与加工区域表面靠的足够近,以避免工件和系统发生震动。工件不变形原则夹紧力应该是适当和可靠的。必须要确保工件在加工过程中不会振动和移动,并且工件在夹紧力的作用下不会导致超出加工精度范围的变形。工件不移动原则在夹紧过程中,定位后工件所占的准确位置不应被改变,即工件不得在夹紧力的作用下离开定位支承。安全可靠原则力传递机构应有充足的夹紧行程,手动夹紧应具有自锁功能,以确保可靠的夹紧。经济实用原则夹紧装置的复杂性和自动化应与生产要求一致,在保证生产效率的前提下,结构简单,易于生产和维护,工艺性能良好,操作简便,使用性能都很好。3.5.2 减小夹紧变形的措施工件有些时候很难找到合适的夹紧位置,那么可以使用以下方案来减少夹紧变形。均匀的对称变形,部分变形量可通过调整刀具消除,从而实现所需的精度。分散着力点,使用移动压板将夹紧力的力点分配成两个或四个,改变力点位置,减小压力,减少夹紧变形的效果。增加压紧构件之间的接触面积,增加压板下的垫环,刚性良好的垫环上的夹紧力均匀的作用在工件上,从而避免工件因局部压力而下陷。一些非常薄的特殊工件,依靠具有精确的冲压工艺依然不能达到加工所需的精度但需要加工的,上述各种措施往往难以满足其需要,这时可以选用一种冷冻式夹具。这种类型的夹具是将非常薄的特殊工件定位在型腔里,然后倒入低熔点金属,并在其凝固后同时进行加工。完成后,再加热使其融化取出工件。在生产线上进行倒入和分离低熔点金属。(1)切削力的计算机床: 滚齿机 由3 所列公式 得 (30)查表 9.48 得其中: 修正系数 z=24 代入上式,可得 F=458N 因在计算切削力时,须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中:为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 (2)夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 (31) 其中f为夹紧面上的摩擦系数,取 F=+G G为工件自重 (32)夹紧螺钉: 公称直径d=16mm,材料45钢 性能级数为6.8级 (33) 螺钉疲劳极限: 极限应力幅: (34)许用应力幅: (35)螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 (36) s=3.54 取s=4 得 满足要求 (37) 经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠,使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧,调节夹紧力调节装置,即可指定可靠的夹紧力3.6定位误差分析由于生产中的各种潜在因素而存在些许误差,并且一些生产误差非常大。使得这些产品将成为完全不合格的产品,一些制造误差非常小,我们可以接受它们在此类别的范围内,我们暂时认为它可以在当前市场上生产出售的合格产品。在目前的市场中,无论是食品加工还是机械加工,都会看到标称值背后的正负号,这就意味着生产过程中会出现误差,因此误差分析对于产品合格和销售非常重要。由于定位采用的是47内孔与端面,定位基准与渐开线斜齿轮设计基准重合,所以轴向尺寸不存在基准不重合度误差。径向尺寸不存在极限偏差、位置和形状公差,所以径向尺寸不存在基准不重合度误差。本工序采用的工件用圆孔在心轴上定位,垂直放置心轴,因为定位副间有径向间隙的存在,所以必将导致径向基准位移误差。所以这时的径向基准位移误差只存在Z轴方向,且向下,见下图。 (38)式中 定位副间的最小配合间隙(mm); 工件圆孔直径公差(mm); 心轴外圆直径公差(mm)。 图3 基准位移误差3.7夹紧误差分析由于这个过程的夹具是由内孔定位的,只要定位内孔轴的尺寸精度得到保证,就可以保证加工精度,因为我们由内孔定位,直接压紧开口压板,此时压紧力垂直。没有压紧误差。因此,不考虑压紧误差。3.8夹具设计及操作说明如上所述,在夹具设计时,应注意工作率的增加。由于这个原因,为了便于装卸,在夹紧螺母的过程中应选用开口压板,并且位于夹具体底面上的止口定位可以准确保证分度圆和齿顶圆相对中心线的跳动,方便加工滚齿,该夹具的整体感觉是操作相对简单,结构紧凑,效率明显提高。 4 总结本课题所设计的渐开线斜齿轮加工工艺及夹具设计设计在经过长时间的准备,在设计过程中,一步一步,从设计理念,到功能构思,所以通过这次设计我很清楚地知道完成一个完整的机械设计需要准备很多东西,从软件安装到学会使用绘图软件,最后实现设计,我需要解决设计过程出现的问题和合理的安排时间,在这次的设计过程中,我将书本知识运用到实际的设计过程中,还将理论与实践相结合经过认真分析,我克服了困难并且问题也得到了解决,使得自己分析问题的能力得到了极大的提升,还学会了用计算机来完成机械设计当中的计算部分,绘制比例图,获取国内和国际及相关英文手册参考资料,掌握多个国家的标准,以规范设计。我相信这次经历将将会使得我在今后的工作与学习中受益终生并且获益良多。所有设计和项目的过程并不顺利,在渐开线斜齿轮及夹具设计的过程中,我遇到了很多问题,但经过与同学的仔细讨论和老师耐心的教导下,问题得到解决,我想这就是团队合作精神的强大力量。谨慎分析渐开线斜齿轮及夹具设计过程中遇到的困难,我很清楚完成一个项目并不是完全能够如我所愿,其中包括众多因素,尤其是要进行全面的机械设计,我们必须具备丰富的理论知识和实践经验,此外还要有一支优秀的团队。此外,在设计中,我也必须承认我仍然有一些学习理论没完全掌握的弱点,还需要加强努力。这次我深刻理解理论知识的重要性,并明白设计必须付诸实践才能将教科书学习的知识运用到工程项目中。参 考 文 献1 许晓旸,专用机床设备设计M,重庆:重庆大学出版社,2003。2 孙已德,机床夹具图册M,北京,机械工业出版社,1984: 20-23。3 贵州工业学院机械制造工艺教研室,机床夹具结构图册M,贵阳:贵州人民出版社,1993: 42-50。4 王伯平,互换性与测量技术基础,北京:机械工业出版社,2004。5 陈明,机械制造工艺学,北京:机械工业出版社,2012.6 陈立德,机械设计基础,北京:高等教育出版社,2008.7孟少龙,机械加工工艺手册第1卷M,北京:机械加工出版社,1991。8东北重型机械学院等,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1997。9 金属机械加工工艺人员手册增订组,金属机械加工工艺人员手册M,上海:上海科学技术出版社,1981。10 李洪,机械加工工艺人员手册M,北京,中国工业出版社,1990。11 马贤智,机械加工余量与公差手册M,北京:中国标准出版社,1994。12 上海金属切削技术协会,金属切削手册M,上海,上海科学技术出版社,1984。13 周永强,高等学校毕业设计指导M,北京,中国建材工业出版社,2002。 刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1987。14 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,1995。15 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1980。16 李庆寿,机械制造工艺装备设计实用手册M,银川:宁夏人民出版社,1991。致谢大学四年光阴如同白马过隙,回头看过去的时光,心中不禁感到充实,眼看着就要离开生活四年的大学校园,毕业论文也接近尾声,这些都离不开老师、朋友和同学给我的热情的帮助。本论文是在导师XX教授的悉心指导下完成的,在这里首先我要诚挚的感谢XX教授,他在忙碌的工作中来指导、审查、修改我的论文。在选题过程中为我细心指导,并在研究的过程中为我答疑解惑,帮助我精心点拨,开拓思路,对眭老师的感激之情无法用语言来表达。导师严谨的教学态度,深厚的专业知识,卓越的工作作风,和高尚的师德,平易近人的人格魅力对我产生深远的影响 对我来说 它不仅使我掌握了基本的研究方法,树立了的学术目标,还让我明白了为人处世的道理。其次我要感谢我的大学专业课老师们对我的教育培养。他们指导我的学习与研究,在此,我要向各位老师表达最真诚的感谢。最后要感谢的是我的父母,他们不仅培养了我对中国传统文化的,让我的心灵在漫长的人生旅途中有了能够躲避风雨的港湾,而且也为我能够顺利完成毕业论文提供了不可或缺的帮助与鼓励。在今后的日子里,我会更加努力的工作和学习,不负他们对我的期望!我一定会竭尽全力,好好的报答他们。
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